基于GaN晶体管的高效率RF-DC整流器
发布时间：2021-05-11 19:56
微波无线输能技术的发展,对RF-DC整流器的提出了越来越高的要求。整流器整流效率的高低,成为制约整个系统能量传输效率高低的关键。第三代半导体材料GaN,以其优异的电学特性使GaN HEMT成为理想的整流器件,基于GaN的RF-DC整流器研究逐渐成为热点。本文的主要工作有以下四点:（1）首先使用EEHEMT模型,对CREE公司型号为CG2H40010的第二代氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN HEMT）进行了参数提取与建模工作,填补了相应器件模型的空白。对所得模型进行仿真,I-V特性曲线与实测数据拟合良好,误差在5%以内。（2）基于第一步所建立的CG2H40010的模型,设计了一个工作在2.8 GHz的功率放大器,功率附加效率（PAE）为75%,并依据逆时二元性原理得到了一个工作在2.8 GHz的高效率RF-DC整流器,整流效率为72.3%。（3）随后针对现有整流器研究都存在频带较窄的问题,设计了一个宽带自同步整流器,带宽超过300 MHz,且最高整流效率高达85%。（4）最后为了克服自同步整流器带宽难以进一步提高的缺点,采用可重构电路的理念,在自同步整流器的耦合环路中加入一系列接地电容,...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究工作的背景与意义
1.2 微波无线能量传输系统和RF-DC整流器的国内外研究历史与现状
1.2.1 微波无线能量传输系统的研究进展
1.2.2 RF-DC整流器的研究进展
1.3 本文的主要贡献与创新
1.4 本论文的结构安排
第二章 晶体管建模
2.1 氮化镓(GAN)材料简介
2.2 几种晶体管模型简介
2.2.1 传统的FET小信号模型
2.2.2 Angelov模型
2.2.3 EEHEMT模型
2.3 EEHEMT模型的参数提取
2.3.1 直流特性参数提取
2.3.2 交流小信号特性参数提取
2.3.3 S参数特性参数提取
2.3.4 温度系数提取
2.4 反向偏置模型的修正与反向偏置部分参数提取
2.5 完整的EEHEMT模型
2.6 本章小结
第三章 高效宽带RF-DC整流器设计
3.1 基于功率放大器的整流器设计
3.1.1 逆时二元性原理
3.1.2 功率放大器的设计
3.1.3 基于功率放大器的整流器设计
3.2 自同步整流器的工作原理
3.3 自同步整流器的设计与优化
3.4 自同步整流器的实物电路测试
3.5 实验结果分析
3.6 本章小结
第四章 采用可重构电路方法进行大带宽整流器设计
4.1 宽带整流的意义
4.2 可重构宽带整流器的原理
4.3 可重构宽带整流器设计
4.4 可重构宽带整流器实物测试
4.5 使用变容二极管以及FPGA电路进行可重构宽带整流器设计
4.6 本章小结
第五章 全文总结与展望
5.1 全文总结
5.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]空间太阳能电站及其对微波无线能量传输技术的需求[J]. 侯欣宾. 空间电子技术. 2013(03)
[2]一种基于肖特基二极管的大功率微波整流电路[J]. 张彪,刘长军,江婉,郁成阳. 电子学报. 2013(09)
[3]整流天线组阵等效模型分析与实验[J]. 王业清,杨雪霞,江超. 上海大学学报(自然科学版). 2013(03)
[4]面向微小型机器人的5.8GHz微波能量传输系统[J]. 王鹏飞,肖剑山,李满天,孙立宁. 机器人. 2010(04)
[5]国际空间太阳能电站发展现状[J]. 侯欣宾,王立,朱耀平,董娜. 太阳能学报. 2009(10)
[6]微波输能技术概述与整流天线研究新进展[J]. 杨雪霞. 电波科学学报. 2009(04)
[7]MEMS国内外发展状况及我国MEMS发展战略的思考[J]. 孙立宁,周兆英,龚振邦. 机器人技术与应用. 2002(02)
[8]管道探测微机器人微波输能系统激励装置[J]. 徐长龙,徐君书,徐得名. 上海大学学报(自然科学版). 2000(05)
[9]第三代移动通信系统发展现状与展望[J]. 尤肖虎,曹淑敏,李建东. 电子学报. 1999(S1)
[10]Ka波段整流天线的时域分析[J]. 李中云,文舸一. 微波学报. 1998(02)
硕士论文
[1]微波无线能量传输系统的研究[D]. 冯桂荣.西安电子科技大学 2014
[2]水风电随机优化联合运行研究[D]. 李杏.长沙理工大学 2013
本文编号：3182013
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究工作的背景与意义
1.2 微波无线能量传输系统和RF-DC整流器的国内外研究历史与现状
1.2.1 微波无线能量传输系统的研究进展
1.2.2 RF-DC整流器的研究进展
1.3 本文的主要贡献与创新
1.4 本论文的结构安排
第二章 晶体管建模
2.1 氮化镓(GAN)材料简介
2.2 几种晶体管模型简介
2.2.1 传统的FET小信号模型
2.2.2 Angelov模型
2.2.3 EEHEMT模型
2.3 EEHEMT模型的参数提取
2.3.1 直流特性参数提取
2.3.2 交流小信号特性参数提取
2.3.3 S参数特性参数提取
2.3.4 温度系数提取
2.4 反向偏置模型的修正与反向偏置部分参数提取
2.5 完整的EEHEMT模型
2.6 本章小结
第三章 高效宽带RF-DC整流器设计
3.1 基于功率放大器的整流器设计
3.1.1 逆时二元性原理
3.1.2 功率放大器的设计
3.1.3 基于功率放大器的整流器设计
3.2 自同步整流器的工作原理
3.3 自同步整流器的设计与优化
3.4 自同步整流器的实物电路测试
3.5 实验结果分析
3.6 本章小结
第四章 采用可重构电路方法进行大带宽整流器设计
4.1 宽带整流的意义
4.2 可重构宽带整流器的原理
4.3 可重构宽带整流器设计
4.4 可重构宽带整流器实物测试
4.5 使用变容二极管以及FPGA电路进行可重构宽带整流器设计
4.6 本章小结
第五章 全文总结与展望
5.1 全文总结
5.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]空间太阳能电站及其对微波无线能量传输技术的需求[J]. 侯欣宾. 空间电子技术. 2013(03)
[2]一种基于肖特基二极管的大功率微波整流电路[J]. 张彪,刘长军,江婉,郁成阳. 电子学报. 2013(09)
[3]整流天线组阵等效模型分析与实验[J]. 王业清,杨雪霞,江超. 上海大学学报(自然科学版). 2013(03)
[4]面向微小型机器人的5.8GHz微波能量传输系统[J]. 王鹏飞,肖剑山,李满天,孙立宁. 机器人. 2010(04)
[5]国际空间太阳能电站发展现状[J]. 侯欣宾,王立,朱耀平,董娜. 太阳能学报. 2009(10)
[6]微波输能技术概述与整流天线研究新进展[J]. 杨雪霞. 电波科学学报. 2009(04)
[7]MEMS国内外发展状况及我国MEMS发展战略的思考[J]. 孙立宁,周兆英,龚振邦. 机器人技术与应用. 2002(02)
[8]管道探测微机器人微波输能系统激励装置[J]. 徐长龙,徐君书,徐得名. 上海大学学报(自然科学版). 2000(05)
[9]第三代移动通信系统发展现状与展望[J]. 尤肖虎,曹淑敏,李建东. 电子学报. 1999(S1)
[10]Ka波段整流天线的时域分析[J]. 李中云,文舸一. 微波学报. 1998(02)
硕士论文
[1]微波无线能量传输系统的研究[D]. 冯桂荣.西安电子科技大学 2014
[2]水风电随机优化联合运行研究[D]. 李杏.长沙理工大学 2013
本文编号：3182013
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/3182013.html
